package com.zdb.datastructures.tree.avl;

public class AVLTreeDemo {

    public static void main(String[] args) {

//        int[] arr = { 7, 3, 10, 12, 5, 1, 9, 2 };
//        int[] arr = { 4, 3, 6, 5, 7, 8};
        int[] arr = { 10, 11, 7, 6, 8, 9};
//        int[] arr = { 10, 12, 8, 9, 7, 6};

        AVLTree
                AVLTree = new AVLTree();

        for (int i : arr) {
            AVLTree.add(new AVLTree.Node(i));
        }

        AVLTree.infixOrder(); // 1,2, 3, 5, 7, 9 , 10, 12

        System.out.println("高度：" + AVLTree.height()
                + ",左子树高度：" + AVLTree.leftHeight()
                + ", 右子树高度：" + AVLTree.rightHeight());



//        AVLTree.delNode(1);
//        AVLTree.infixOrder();

    }
}

class AVLTree {

    private Node root;

    public void add(Node node) {
        if (root == null) {
            root = node;
        } else {
            root.add(node);
        }
    }

    public int height() {
        if(root == null) {
            return 0;
        } else {
            return root.height();
        }
    }

    public int leftHeight() {
        if(root == null) {
            return 0;
        } else {
            return root.leftHeight();
        }
    }

    public int rightHeight() {
        if(root == null) {
            return 0;
        } else {
            return root.rightHeight();
        }
    }

    /**
     * 查找节点
     *
     * @param value
     * @return
     */
    public Node search(int value) {
        if (root == null) {
            return null;
        } else {
            return this.root.search(value);
        }
    }

    /**
     * 根据值查找节点的父节点，如果该值对应的节点为根节点也返回为空
     *
     * @param value
     * @return
     */
    public Node searchParent(int value) {
        if (root == null) {
            return null;
        } else {
            return root.searchParent(value);
        }
    }

    /**
     * 根据值删除对应的节点
     * 1. 需要删除的节点为root节点
     * 2. 需要删除的节点为非root节点
     *
     * @param value
     * @return 删除成功：true; 未找到删除节点:false
     */
    public boolean delNode(int value) {
        if (root == null) {
            return false;
        } else if (root.value == value) {
            // 根节点删除
            if (root.left == null && root.right == null) {
                root = null;
            } else {
                // root有两个子节点
                if(root.left != null && root.right != null) {

                    // 找到右边的最小节点进行替换

                    // 1. 找到右边最小节点，并进行删除
                    Node minRightNode = root.right.findMinChildNode();
                    Node minRightNodeParent = searchParent(minRightNode.value);
                    if(minRightNodeParent.left != null && minRightNodeParent.left.value == minRightNode.value) {
                        minRightNode.delSelf(minRightNodeParent, true);
                    } else {
                        minRightNode.delSelf(minRightNodeParent, false);
                    }

                    // 2. 替换root
                    minRightNode.left = root.left;
                    minRightNode.right = root.right;
                    root = minRightNode;
                    
                } else {
                    // root只有一个子节点
                    if(root.left != null) {
                        root = root.left;
                    } else {
                        root = root.right;
                    }
                }

            }
            return true;
        } else {
            Node parent = root.searchParent(value);
            if (parent == null) {
                return false;
            } else {
                // 删除节点
                if (parent.left != null && parent.left.value == value) {
                    parent.left.delSelf(parent, true);
                } else {
                    parent.right.delSelf(parent, false);
                }
                return true;
            }
        }
    }

    /**
     * 中序遍历，刚好是升序的
     */
    public void infixOrder() {
        if (root == null) {
            System.out.println("树为空~~");
        } else {
            System.out.println("------- 中序遍历 --------");
            root.infixOrder();
        }
    }

    /**
     * 打印一颗二叉树
     *      7
     *   3     1
     * 1   5 9   2
     * (n-1)的平方/2*5  + 1 => 每两个一对，一对需要5的单位距离
     */
    public void print() {
        // 先算出层高
        int height = height();

        // 单位宽度
        int widthUnit = 5;

        // 计算宽度 个数，打印时在乘以widthUnit
        int width = (height-1)*(height -1) / 2 * 5 + 1;

        // 根据层次打印数值
        // 第一层为单数
        if(root == null) {
            System.out.println("空树");
        } else {
            // 第一层
            System.out.println(blank(width / 2 * widthUnit) + formatNode(root, widthUnit));
            // 第二层
            System.out.print(blank(width / 2 / 2 * widthUnit) + formatNode(root.left, widthUnit));
            System.out.print(blank(width / 2 / 2 * widthUnit) );
            System.out.println(blank(width / 2 / 2 * widthUnit) + formatNode(root.right, widthUnit));

            // 第三层
            System.out.print(blank(width / 2 / 2 / 2 * widthUnit) + formatNode(root.left.left, widthUnit));
            System.out.print(blank(width / 2 / 2/2 * widthUnit) );
            System.out.println(blank(width / 2 / 2 * widthUnit) + formatNode(root.left.right, widthUnit));
        }



    }

    private String formatNode(Node node, int widthUnit) {
        return String.format("[%" + (widthUnit-2) + "d]", node.value);
    }

    private String blank(int width) {
        StringBuffer sb = new StringBuffer();
        for (int i = 0; i < width; i++) {
            sb.append("*");
        }
        return sb.toString();
    }


    public static class Node {

        private int value;
        private Node left;
        private Node right;

        public Node(int value) {
            this.value = value;
        }

        /**
         * 增加结点，值小于当前节点放到左边，其余的放到右边
         *
         * @param node
         */
        public void add(Node node) {

            if (node.value < this.value) {
                if (left != null) {
                    left.add(node);
                } else {
                    left = node;
                }
            } else {
                if (right != null) {
                    right.add(node);
                } else {
                    right = node;
                }
            }

            if(this.rightHeight() - this.leftHeight() > 1) {

                if(right != null & right.leftHeight() > right.rightHeight()) {
                    right.rightRotate();
                }

                leftRotate();
            }
            if(this.leftHeight() - this.rightHeight() > 1) {

                // 如果当前节点的左子树的右子树高度大于当前节点的左子树的左子树的高度，先对当前节点的左子节点左旋转
                if(left != null && left.rightHeight() > left.leftHeight()) {
                    left.leftRotate();
                }

                rightRotate();
            }

        }

        /**
         * 基于当前节点来左旋转
         *
         * 当前节点的替换使用更新对应的value来实现
         */
        public void leftRotate() {
            Node tmp = new Node(this.value);
            tmp.right = this.right.left;
            tmp.left = this.left;
            this.value = this.right.value;
            this.right = this.right.right;
            this.left = tmp;
        }

        /**
         * 基于当前节点来右旋转
         *
         * 当前节点的替换使用更新对应的value来实现
         */
        public void rightRotate() {
            Node tmp = new Node(this.value);

            tmp.right = this.right;
            tmp.left = this.left.right;

            this.value = this.left.value;
            this.right = tmp;
            this.left = this.left.left;
        }

        /**
         * 获取当前节点的层高，如果是叶子节点则是1，非叶子节点大于1
         * @return
         */
        public int height(){

            return Math.max(
                    this.left == null ? 0: this.left.height(),
                    this.right == null ? 0:this.right.height())  +1;
        }

        public int leftHeight() {
            return this.left == null ? 0 : this.left.height();
        }

        public int rightHeight() {
            return this.right == null ? 0 : this.right.height();
        }

        /**
         * 删除自己节点
         *
         * @param parent 父节点不能为空
         * @param isLeft 当前节点是否为parent的左节点
         */
        public void delSelf(Node parent, boolean isLeft) {

            assert parent != null;

            // 1. 当前节点为叶子节点
            if (this.left == null && this.right == null) {
                // 判断当前节点是父节点的左节点还是右节点
                if (isLeft) {
                    parent.left = null;
                } else {
                    parent.right = null;
                }
            }

            // 3. 当前节点有两个子节点
            else if (this.left != null && this.right != null) {
                // 找到右节点的最小值的节点来替换当前待删除节点

                // 1. 右子节点为叶子节点或者只有一个子节点
                // 节点替换即可
                if (this.right.left == null) {

                    if (isLeft) {
                        parent.left = this.right;
                    } else {
                        parent.right = this.right;
                    }
                    this.right.left = this.left;
                } else {

                    // 2. 右子节点左边有节点
                    // 右子节点的最小子节点的父节点
                    Node rightMinNodeParent = this.right.findMinChildNodeParent();

                    // 右子节点的最小子节点
                    Node rightMinNode = rightMinNodeParent.left;
                    rightMinNode.delSelf(rightMinNodeParent, true);
                    // 将右子节点的最小节点替换当前节点
                    rightMinNode.left = this.left;
                    rightMinNode.right = this.right;
                    if (parent.left != null && parent.left.value == value) {
                        parent.left = rightMinNode;
                    } else {
                        parent.right = rightMinNode;
                    }

                }

            }

            // 2. 当前节点只有一个子节点
            else {
                if (isLeft) {
                    // 将当前节点的子节点顶替自己的位置
                    if (this.left != null) {
                        parent.left = this.left;
                    } else {
                        parent.left = this.right;
                    }
                } else {
                    // 将当前节点的子节点顶替自己的位置
                    if (this.left != null) {
                        parent.left = this.left;
                    } else {
                        parent.left = this.right;
                    }
                }
            }

        }

        /**
         * 查找当前节点下面的最小值的节点；如果当前节点没有左子节点则返回自己
         *
         * @return
         */
        private Node findMinChildNode() {
            if (this.left == null) {
                return this;
            } else {
                return this.left.findMinChildNode();
            }
        }

        /**
         * 查找当前节点下面的最小值的节点的父节点，当前节点一定有左子节点
         *
         * @return
         */
        private Node findMinChildNodeParent() {
            if (this.left.left == null) {
                return this;
            } else {
                return this.left.findMinChildNode();
            }
        }

        /**
         * 根据值查找节点
         *
         * @param value 查找节点的值
         * @return
         */
        public Node search(int value) {

            if (this.value == value) {
                return this;
            } else if (value < this.value) {
                return this.left.search(value);
            } else {
                return this.right.search(value);
            }

        }

        /**
         * 根据值查找节点对应的父节点
         *
         * @param value
         * @return
         */
        public Node searchParent(int value) {

            if (value < this.value) {
                if (this.left == null) {
                    return null;
                }
                if (this.left.value == value) {
                    return this;
                } else {
                    return this.left.searchParent(value);
                }
            } else {
                if (this.right == null) {
                    return null;
                }
                if (this.right.value == value) {
                    return this;
                } else {
                    return this.right.searchParent(value);
                }
            }

        }

        /**
         * 中序遍历
         */
        public void infixOrder() {

            if (left != null) {
                left.infixOrder();
            }

            System.out.println(this);

            if (right != null) {
                right.infixOrder();
            }

        }

        @Override public String toString() {
            return "Node{" +
                    "value=" + value +
                    '}';
        }
    }
}
